Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Роторные таблеточные машины

РТМ являются многопозиционными машинами, в которых основные и вспомогательные операции технологического цикла выполняются при непрерывном транспортном перемещении таблеток. В связи с этим в РТМ применяется до нескольких десятков комплектов пресс-инстру­мента, с помощью которых одновременно, но на разных фазах осуще­ствляется процесс таблетирования.

Принцип работы РТМ показан на рис. 31 (схема отечественной 12-пуансонной машины РТМ-12). Проследим за движением одной из мат­риц (находящейся под воронкой).

Рис. 31. Схема процесса таблетирования на РТМ-12

(И.А. Муравьев, 1980)

1. Нижний пуансон (3) опустился в точно обусловленное положение. Верхний пуансон (2) в это время – ушёл в самое верхнее положение, по­скольку матричное отверстие (7) подошло под воронку (1) (операция за­грузки).

2. Как только матрица (с заполненным гнездом) прошла воронку вместе с вращением столешницы (4), начинается постепенное опускание верхнего пуансона. Достигнув противоположной стороны, он сразу же попадает под прессующий валик (5). Одновременно на нижний пуансон оказывает давление валик (6) (операция прессования).

3. После прохода между валиками верхний пуансон начинает под­ниматься. Нижний пуансон также несколько приподнимается и вытал­кивает таблетку из матрицы. С помощью ножа (скребка) таблетка сбрасывается со столешницы – операция выталкивания (выпрессовки) таблетки.

Такое движение последовательно совершают все пресс-инструменты (матрица и пара пуансонов). Для того чтобы обеспечить пуансонам должное движение, к их рукояткам (которые здесь называются пол­зунами), приделаны ролики, с помощью которых они ползут (катятся) по верхним и нижним копирам (направляющим). Схема движения представлена на рис. 32. Во время операции загрузки ролик верхнего ползуна с пуансоном находится на высшей точке верхнего копира (над воронкой). Далее он скользит вниз по наклонной копира, пуансон касается матричного отверстия, погружается в него и сдавливает материал. Давление нарастает и достигает максимума в тот момент, когда ролик ползуна окажется под давлением валика (операция прессова­ния). После этого ролик с пуансоном начинает подниматься вверх по копиру и достигает максимума. В это время нижний ползун совершает следующие движения. В стадии загрузки его ролик подпирается вали­ком, регулирующим объем матричного отверстия. После этого нижний ползун движется по прямому копиру. В стадии прессования его ролик приподнимается давильным валиком, благодаря чему нижний пуансон со своей стороны оказывает давление на материал. Далее копир идет несколько вверх, в результате чего нижний пуансон выталкивает таблетку (операция выталкивания). После этого, вследствие опускания копира нижний пуансон также опускается вниз и все повторяется сна­чала.

РТМ могут иметь в роторе от 12 до 55 матриц (позиций). Помимо того, они могут быть однопоточными (с одной загрузочной воронкой) и двухпоточными (с двумя загрузочными воронками). В последнем слу­чае весь производственный цикл заканчивается за пол-оборота ротора. В результате резко повышается производительность РТМ.

Такой высокопроизводительной машиной является, в частности, отечественная конструкция РТМ-41, которая является двухпоточной машиной, имеющей 41 гнездо (позицию). Производительность РТМ-41 при одногнездном пресс-инструменте достигает 204000 шт. в час. Диаметр таблетки до 16 мм, глубина наполнения 18 мм, усилие прессования 6 т/с.

Рис. 32. Схема движения пуансонов в многоматричной

ротационной машине (И.А. Муравьев, 1980)

1 – ползун; 2 – ролик; 3 – верхний копир; 4 – верхний пуансон;

5 – столешница; 6 – матрица; 7 – нижний пуансон;

8 – нижний ползун; 9, 11, 12, 15 – ролики;

10 – нижний копир; 13 – воронка; 14 – мешалки в воронке;

16 – нож для сбрасывания таблетки; 17 – лоток; 18 – таблетка

РТМ-41 (и ее вариация РТМ-2 MB) позволяют получать таблетки из сыпучих материалов, обладающих различными физическими и технологическими свойствами.

Еще более скоростной машиной является РТМ-55, рассчитанная на выпуск таблеток диаметром до 7 мм. Ее производительность может до­стигать 448000 шт. в час, скорость вращения ротора 17-68 об./мин.

Поскольку в РТМ давление двустороннее и нарастает (снимается) постепенно, таблетки получаются высокого качества. Эти машины ра­ботают равномерно, не пылят. В загрузочной воронке может быть ус­тановлена мешалка. Вращающийся ротор допускает установку приспо­соблений для опудривания матричного отверстия перед загрузкой, а также после нее (для опыливания поверхности заполненной матрицы). В некоторых конструкциях имеются щеточные обтирающие или очища­ющие приспособления, обеспечивающие чистоту пуансонов.

В мировой практике созданы высокопроизводительные таб­леточные прессы, оснащенные приборами для авто­матического контроля массы таблеток, давления прес­сования. Имеются модели машин, выпускающие в час более полумиллиона таблеток.

В таблеточных машинах используется объемный метод дозирования. Загрузочное устройство РТМ со­стоит из загрузочной воронки – бункера и питателя-дозатора, укрепленных неподвижно на станине ма­шины. Бункер обеспечивает непрерывность потока таблетируемого материала. Для равномерной подачи плохо сыпучих материалов из бункера в питатель пер­вые могут быть снабжены мешалками, шнеками, ворошителями. Питатель-дозатор предназначен для фор­мирования, направления и дозированной подачи таб­леточной смеси в зону прессования.

Конструкция питателя должна обеспечивать рабо­ту РТМ с высокой производительностью, точность и стабильность массы таблеток, таблетирование мате­риалов с различными свойствами и характеристика­ми, заполнение матричных отверстий от минималь­ных до максимальных диаметров, соответствующих размерам таблеток согласно требованиям фармако­пеи.

В отечественных РТМ используются питатели-дозаторы: лопастные 2- и 3-камерные и рамочный. Наиболее широко применяются 2-камерные питатели. Высокопроизводительные автоматы, имеющие произво­дительность 300 тыс. таблеток в час и более, оснаще­ны 3-камерными питателями-дозаторами, обладающи­ми наилучшими характеристиками по заполнению матриц РТМ. Стабильность массы таблеток при ра­боте 3-камерного питателя-дозатора объясняется его конструкцией (рис. 33), в которой по сравнению с 2-камерными имеется верхняя камера с лопастями загрузочного ворошителя (1), расположенная над двумя нижними камерами с заполняющим (2) и до­зирующим (3) ворошителями. Она служит для пере­дачи таблеточной смеси из бункера в камеру запол­няющего ворошителя (2) и регулировки его поступ­ления в питатель в зависимости от изменения расхо­да материала.

Лопастные дозирующие устройства, к которым относятся 2- и 3-камерные питатели, несмотря на пре­имущества, имеют большую металлоемкость, оснащены индивидуальным приводом, что ведет к повышен­ному расходу энергозатрат, недостаточно удобны в эксплуатации при смене лекарственных веществ.

Рис. 33. Трехкамерный питатель-дозатор

(Л.А. Иванова, 1991)

1 – загрузочный ворошитель;

2 – заполняющий ворошитель;

3 – дози­рующий ворошитель

Наиболее простым и надежным в эксплуатации является рамочный питатель, но его применение эф­фективно лишь при прессовании препаратов хорошей и средней сыпучести при скорости вращения ротора до 30 м/мин. В настоящее время создана конструк­ция рамочного питателя с вибрационной сеткой. Ве­личина сетки выбирается в зависимости от формы и размера гранул, сыпучести таблеточной смеси. Из­меняя амплитуду и частоту колебаний вибросетки, можно добиться высокой точности массы таблетки на всех режимах работы РТМ при сохранении всех положительных эксплуатационных характеристик рамочного питателя.

Общий вид РТМ-41 представлен на рис. 34, а процесс таблетирования можно рассмотреть на циклограмме – развертке машины (рис. 35).

Из бункера (1) порошок самотеком поступает в питатель-дозатор (3), неподвижно укрепленный на станине машины. Заполняющий ворошитель лопастями (4) осуществляет подачу порошка в матрицу (6), при этом пуансоны (8), укрепленные в толкателях (9), опускаются по неподвижному копиру (10) и регули­руемому копиру (15) на полную глубину заполнения матриц. При дальнейшем вращении ротора толкатель следует по горизонтальному участку копира к дози­рующему механизму, который состоит из копира (16) и шарнирно связанного с ним регулируемого дозато­ра (17). Копир-дозатор перемещает толкатель с пуан­соном вверх, поднимая порошок в матрице на высо­ту, соответствующую по объему заданной массе таб­летки. В это время лопасти (20) дозирующего ворошителя срезают излишек дозы и передают ее обратно в зону действия заполняющего ворошителя. Посколь­ку лопасти находятся на 1,0–1,5 мм выше дна кор­пуса питателя, то в дозировании участвует и кромка корпуса (21) питателя, отстоящая от зеркала стола на 0,1 мм. Окончательно отсекает дозу нож (22) с фторопластовой пластиной, плотно прижатой к столу.

Рис. 34. Общий вид РТМ-41 (Л.А. Иванова, 1991)

Рис. 35. Принцип работы РТМ-41 (Л.А. Иванова, 1991)

Во время дальнейшего переноса дозы нижний тол­катель попадает на горизонтальный копир (18), верх­ний – проходит под копиром-отбойником (23), опус­кающим верхние пуансоны до захода их в матрицу. Ролики (19) осуществляют предварительное прессо­вание (подпрессовку), а ролики давления (11) – собственно прессование. При этом на РТМ порошок выдерживается под давлением за счет наличия плос­кого торца на головке толкателя, смещения, на 3-4 мм осей верхнего и нижнего роликов давления, вве­дения специальных копиров (2), размещенных на уровне ролика давления в момент прессования. Выталкивание таблетки из плоскости матрицы на поверх­ность зеркала стола осуществляется механизмом вы­талкивания, состоящим из трех элементов. Ролик вы­талкивания (12) отрывает таблетку от стенки мат­рицы. Копир выталкивания (13) доводит таблетку до верхнего уровня, а выталкиватель (14) регулируется таким образом, чтобы таблетка выводилась из мат­рицы на поверхность стола, затем ротором таблет­ка (7) подводится к ножу (5), который направляет ее на лоток и далее в приемную тару.

В двухпоточной машине модели РТМ за один обо­рот ротора дважды повторяется описанный выше тех­нологический цикл.

Достаточно широко в таблеточных цехах отечест­венных химико-фармацевтических заводов применяет­ся роторная таблеточная машина РТМ-41М2В. Ма­шина имеет 41 пару пресс-инструмента при макси­мальной глубине заполнения матрицы 18 мм. Диа­метр прессуемых таблеток 4-20 мм. Максимальное усилие прессования 100 кН. Производительность до­стигает 209 тыс. штук в час.

Роторнарная таблеточная машина типа РТМ-3028 имеет устройство вакуумной подачи порошков в матрицу. В момент загрузки материала через отверстие, соеди­ненное с вакуумной линией, из полости матрицы от­сасывается воздух. При этом порошок поступает в матрицу под действием вакуума, что обеспечивает высокую скорость заполнения и одновременно повы­шает точность дозирования. РТМ-3028 рекомендована для прямого прессования. Однако предусмотренная конструкция вакуумного заполнения оказалась недо­статочно надежной, так как быстро засорялась по­рошком.

Роторные пресс-автоматы модели РТМ-41МЗ оснащены вибрационным питателем, ко­торый может за счет регулировки амплитуды и час­тоты колебаний вибрационной, заполняющей части питателя разрывать силы сцепления между частица­ми порошка, благодаря чему значительно повышает­ся его подвижность и как бы компенсируется недо­статок сыпучести. Производительность автоматов РТМ-41МЗ, оснащенных вибрационными питателями, повышается в 1,5-1,8 раза по сравнению с РТМ-41М2В. Однако исследователи считают, что и в этом случае грануляция необходима, но с небольшим сни­жением требований к однородности гранулята.

Современные таблеточные машины взрывобезопасны.

Таблеточные машины комплектуются установкой для сбора потерь таблеточной массы при изготовле­нии и фасовке, оборудованы приборами для автома­тического контроля таблеток на металлические вклю­чения, которые не только обнаруживают, но и извле­кают из потока таблетки, имеющие металлические включения. Минимальные размеры обнаруживаемых металлических включений 0,5 мм при средней ско­рости непрерывного потока таблеток 100 тыс. штук в час.

Для автоматического контроля массы таблеток при производстве их на машинах типа РТМ-41 исполь­зуется устройство, состоящее из блока отбора табле­ток, преобразователя, блока контроля и сигнализа­ции. Сигнал с преобразователя поступает в блок конт­роля и сигнализации, где он сравнивается с заранее заданным сигналом, соответствующим определенной массе таблетки. В случае отклонения массы таблетки от номинала загорается сигнальная лампа. Произ­водительность устройства не менее 2000 операций в час при массе контролируемой таблетки от 0,15 до 0,75 г.

Для удаления с поверхности таблеток, выходящих из пресса, пылевых фракций применяются обеспылеватели. Таблетки проходят через вращающийся пер­форированный барабан и очищаются от пыли (заусе­ниц и неровностей), которая отсасывается из обеспылевателя пылесосом.

Эксплуатация таблеточных машин и пресс-инструмента

КТМ используются только в условиях лаборатории, промышленного значения не имеют в виду своей малой производительности. РТМ в техническом отношении далеко превосходят КТМ, поэтому находят широкое применение на фармацевтических предприятиях.

Перед прессованием любая таблеточная машина должна быть тща­тельно выверена и отрегулирована. Затем проводят пробное таблетирование (пуская машину вручную), в результате которого добиваются необходимой массы таблеток, должной прочности и распадаемости, а также устранения внешних изъянов таблеток. Если, например, таблет­ка выталкивается с поврежденной или неровной поверхностью, это ука­зывает, что масса сильно прилипает или недостает скользящих веществ, или прессующие поверхности недостаточно гладки. Если у таблетки имеются кромки, то мал диаметр пуансона. Если поверхность таблетки сбита, то нижний пуансон поднимается недостаточно высоко. Если таб­летки при выбрасывании рассыпаются, то либо давление слишком ма­ло, либо (что значительно хуже) в массе мало связывающих веществ. Расслаивание таблеток свидетельствует о слишком высоком давлении или о том, что гранулят слишком сух.

Первые таблетки обычно запачканы машинным маслом, поэтому их отбрасывают. Только после устранения всех недостатков можно начи­нать серийное таблетирование. Особенно бережного отношения к себе требует пресс-инструмент. В отдельных руководствах его даже сравнивают с отношением хирурга к операционным инструментам.

Многочисленные наблюдения за эксплуатацией пресс-инструмента показывают, что в первую очередь изнашивается матрица. Скорость ее износа в 3-4 раза выше скорости износа нижнего пуансона; верхний пуансон изнашивается в меньшей степени, чем нижний. В матрице из­нос локализуется в основном в зоне прессования. Очень важно, чтобы зазор между стенками пуансона и матрицы был минимальным. Попа­дание сыпучего материала в зазоры может приводить к заеданию толкателей и поломке пресс-инструмента.

Прямое прессование

Прямое прессование – это процесс прессования негранулнрованных порошков. Оно обладает рядом преимуществ:

- из технологической схемы производства таблеток (см. рис. 6) следует, что прямое прессование позволяет исключить 4-ре технологические операции и, таким образом, сократить время производства;

- позволяет понизить себестоимость продукта;

- исключает разложение лекарственных веществ, возможное при влажном гранулировании под действием влаги и температуры;

- снижает побочное действие лекарственных препаратов за счет снижения продуктов разложения;

- повышает срок годности таблеток.

Однако, несмотря на кажущиеся преимущества, прямое прессование медленно внедряется в производство. Это объясняется тем, что для производительной работы таблеточных машин прессуемый материал должен обладать опти­мальными технологическими характеристиками (сы­пучестью, прессуемостью, влажностью и др.). Такими характеристиками обладает лишь небольшое число негранулированных порошков, таких как натрия хло­рид, калия йодид, натрия и аммония бромид, гексаметилентетрамин, бромкамфора, ПАСК-натрий и дру­гие вещества, имеющие изометрическую форму час­тиц, приблизительно одинакового гранулометрического состава и, как правило, не содержащие большого количества мелких фракций (т. е. частиц размером менее 0,1 мм). Они способны к самопроизвольному объемному дозированию и достаточно хорошо прес­суются. При этом бромиды, хлориды и йодиды прес­суют непосредственно, без вспомогательных веществ, предварительно просушив до оптимальной влажности и отсеяв от крупных и пылевидных частиц. При пря­мом прессовании бромкамфоры, гексаметилентетрамина и ПАСК-натрия в состав массы для прессования вводят разрыхляющие и антифрикционные вещества.

Выделяют три основных направления обеспечения прямого прессования:

- добавление вспомогательных веществ, улучшающых технологические свойства таблетируемого материала;

- предварительная направленная кристаллизация лекарственных веществ;

- принудительная подача таблетируемого материала из загрузочной воронки в матрицу.

Первое направление позволяет улучшить технологические свойства таблетируемого материала. При этом используют вспомогательные вещества:

- обладающие хорошей сыпучестью за счет зернистости и небольшой удельной поверхности (гранулированный маннит, сорбит, микрокристаллическая целлюлоза, лактоза, высушенная распылением, обезжиренный молочный порошок);

- обладающие хорошей прессуемостью (натрия хлорид, микрокристаллическая целлюлоза, кальция дифосфат, безводная или распылительно высушенная лактоза);

- уменьшающие трение между частицами (аэросил, кальция силикат (аэрогель), модифицированные крахмалы, кислота стеариновая, магния и кальция стеараты).

Для прямого таблетирования лекарственных ве­ществ, применяемых в малых дозировках (например, витамины, гормоны и др.), интерес представляют на­полнители, обладающие хорошей прессуемостью даже в присутствии лекарственных веществ. Часто с этой целью применяют лактозу безводную или высушен­ную распылением, микрокристаллическую целлюло­зу и кальция дифосфат. Безводная лактоза способна к прямому прессованию и имеет хорошую текучесть. Она не теряет свойств таблетируемости даже при из­мельчении до тонкого порошка, хотя при этом ее те­кучесть и уменьшается. Лактоза, высушенная распы­лением, состоит из микрокристаллов, частичек аморф­ной и стекловидной структуры. Основная масса час­тиц имеет сферическую форму, обеспечивающую хо­рошую текучесть материала. Благодаря сочетанию частиц и микрокристаллов лактоза обладает хорошей прессуемостью. Недостатком ее является побурение в присутствии веществ основного характера и ухуд­шение текучести после измельчения. При высыхании и потере воды, обычно присутствующей в лактозе, она теряет способность к прямому прессованию. Микро­кристаллическая целлюлоза, получаемая жестким гид­ролизом целлюлозы специальных сортов древесины, значительно повышает прессуемость. Добавления 5-20% микрокристаллической целлюлозы к лекарствен­ным веществам бывает достаточно для придания смеси способности к прямому прессованию. Кальция ди­фосфат двуводный в основном применяется в смеси с другими наполнителями для прямого прессования, такими как микрокристаллическая целлюлоза, лак­тоза, крахмал. Отмечено, что прямое прессование об­легчается при добавлении гранулированных маннита и сорбита, смесей лактозы с мальтозой, крахмалом или микрокристаллической целлюлозой и др. Иногда добавление небольшого количества таких веществ как аэросил, кальция силикат (аэрогель), модифици­рованные крахмалы, делает смесь пригодной для пря­мого прессования. Так, оптимальное количество аэро­сила, добавляемого для улучшения текучести смеси, составляет 0,05-1,0 %.

Второе направление позволяет получить таблетируемые вещества в кристаллах заданной сыпучести, прессуемости и влажности путем подбора определенных условий кристаллизации или перекристаллизацией уже готовых лекарственных веществ в определенном режиме. В РФ этим методом получают кислоты – ацетилсалициловую и аскорбиновую (с определенными размерами кристаллов).

Третье направление возможно при наличии в загрузочной воронке таблеточных машин питателей-дозаторов, обеспечивающих загрузку таблетируемого материала в матрицу. По конструкции питатели-дозаторы могут быть вибрационные, вибро-механические, шнековые и вакуумные. Вакуумные питатели-дозаторы являются наиболее распространенными, т.к. не только подают таблетируемый материал, но и уплотняют, удаляя из него воздух.

Питатели-дозаторы ротационных таблеточных ма­шин могут обеспечить заполнение полости матриц порошками с плохой сыпучестью, но скорость заполнения будет ниже оптимальной. Показано, что при повышении сыпучести с 1,92 до 26 см/с, т. е. в диа­пазоне от порошка плохой сыпучести до материала высокой сыпучести, скорость заполнения матрицы, эквивалентная производительности РТМ, возрастала в 8,8 раз.

Прямое прессование в современных условиях – это прессование смеси, состоящей из лекарственных веществ, наполнителей и вспомогательных веществ. Существенным требованием к методу прямого прес­сования является необходимость обеспечения одно­родности содержания активного компонента. Особенно повышены требования к качеству многокомпонент­ной смеси с небольшим содержанием активных ве­ществ. Чтобы добиться высокой однородности смеси, необходимой для обеспечения лечебного эффекта каждой таблетки, стремятся к наиболее тонкому помолу лекарственного вещества.

Анализ состава лекарственных препаратов, опи­санных в ГФ X, показал, что примерно 55% из них содержат 50-100% лекарственного вещества от мас­сы таблетки и могут быть смешаны с высокой степенью равномерности. В роли критического компонента (т. е. содержащегося в минимальном количестве) выступают скользящие и разрыхляющие вещества, которые долж­ны быть высокодисперсными. Однако почти 40% ле­карственных препаратов, содержащих 10% и менее лекарственного вещества от массы таблетки, требуют тщательного смешивания и высокой дисперсности час­тиц всех компонентов. Такие смеси обладают низкой текучестью.

Трудности прямого прессования связаны также с дефектами таблеток, такими как расслоение и трещи­ны. При прямом прессовании чаще всего отделяются верхушка и низ таблетки в виде конусов. Одной из основных причин образования трещин и расслоений в таблетках является неоднородность их физических, механических и реологических свойств из-за влияния внешнего и внутреннего трения и упругой деформации стенок матрицы. Внешнее трение ответственно за пе­ренос массы порошка в радиальном направлении, что приводит к неравномерности плотности таблетки. При снятии давления прессования из-за упругой дефор­мации стенок матрицы таблетка испытывает значи­тельные напряжения сжатия, которые приводят к тре­щинам в ее ослабленных сечениях за счет неравно­мерной плотности таблетки из-за внешнего трения, ответственного за перенос массы порошка в радиаль­ном направлении.

Оказывает влияние и трение о боковую поверх­ность матрицы во время выталкивания таблетки. При­чем чаще всего расслоение наступает в момент, когда часть таблетки выходит из матрицы, так как в это время проявляется упругое последействие части таб­летки при выталкивании из матрицы, в то время как часть ее, находящаяся в матрице, еще не имеет воз­можности свободно деформироваться. Установлено, что на неравномерность распределения сил прессова­ния по диаметру таблетки оказывает влияние форма пуансонов. Плоские без фасок пуансоны способствуют получению самых прочных таблеток. Наименее проч­ные таблетки со сколами и расслоениями наблюда­лись при прессовании пуансонами с глубокой сферой. Плоские пуансоны с фаской и сферические с нормальной сферой занимают промежуточное положение. Отмечено также, что чем выше давление прессования, тем больше предпосылок для образования трещин и расслоений.

Таким образом, в настоящее время прямое прес­сование применяется для ограниченного круга лекар­ственных веществ. Поэтому гранулирование остается основной технологической операцией при подготовке масс к таблетированию.

ТП-3.3. (3.7.). Покрытие таблеток оболочками

В тех случаях, когда это предусматривает регла­мент, таблетки покрывают оболочками. Нанесение оболочек преследует следующие цели: придать таб­леткам красивый внешний вид, увеличить их механи­ческую прочность, скрыть неприятный вкус, запах и пачкающие свойства таблеток, защитить от воздей­ствия окружающей среды (света, влаги, кислорода воздуха и т. д.), локализовать или пролонгировать действие лекарственного вещества, содержащегося в таблетке, защитить слизистые оболочки пищевода и желудка от разрушающего действия лекарственного вещества.

Покрытия, наносимые на таблетки, в зависимости от их состава и способа нанесения можно разделить на три группы: дражированные, пленочные и прессованные.